潛射導(dǎo)彈發(fā)射方式綜述?

（海軍潛艇學(xué)院 青島 200199）

1 引言

潛射導(dǎo)彈發(fā)射技術(shù)是應(yīng)用流體動(dòng)力、載荷、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力、控制、發(fā)射裝置等的總體集成技術(shù)，導(dǎo)彈發(fā)射方式、水下外形、彈體結(jié)構(gòu)、流體動(dòng)力、動(dòng)力、控制方式等主要系統(tǒng)［1～2］。潛射導(dǎo)彈的發(fā)射方式一般指發(fā)射裝置艇上部署、發(fā)射離艇動(dòng)力、導(dǎo)彈水下航行動(dòng)力、發(fā)射離艇姿態(tài)、保護(hù)和承載結(jié)構(gòu)、導(dǎo)彈水下控制等綜合形成的發(fā)射方案［3］。發(fā)射方式影響導(dǎo)彈空中飛行性能、動(dòng)力方案、射程等導(dǎo)彈主要指標(biāo)以及潛艇載彈量、齊射能力、隱蔽性、成本等，更直接影響導(dǎo)彈發(fā)射的成敗。

2 發(fā)射方式分類

潛艇可以在水面和水下發(fā)射導(dǎo)彈。導(dǎo)彈水下發(fā)射包括離開潛艇、水中運(yùn)行、出水轉(zhuǎn)入空中飛行三個(gè)階段。根據(jù)不同的分類原則，導(dǎo)彈水下發(fā)射可分為如下幾種方式。

按照發(fā)射動(dòng)力類別可分為自動(dòng)力發(fā)射和外動(dòng)力發(fā)射方式；按照導(dǎo)彈的初始發(fā)射姿態(tài)可分為水平發(fā)射、垂直發(fā)射、傾斜發(fā)射等方式；按照導(dǎo)彈是否與海水接觸可分為干式發(fā)射和濕式發(fā)射方式［1］；按照水下運(yùn)行方式可分為有動(dòng)力發(fā)射和無(wú)動(dòng)力發(fā)射方式；按照水下運(yùn)行是否控制可分為有控發(fā)射和無(wú)控發(fā)射方式，發(fā)射方式參見圖1。

圖1 潛射導(dǎo)彈發(fā)射方式分類

3 水面發(fā)射

潛艇水面發(fā)射導(dǎo)彈按導(dǎo)彈姿態(tài)可分為水平傾斜和垂直發(fā)射。

3.1 傾斜發(fā)射

潛艇浮出水面傾斜發(fā)射巡航導(dǎo)彈，美國(guó)的天獅星1是世界首型潛射巡航導(dǎo)彈，發(fā)射時(shí)，潛艇首先浮出水面，將導(dǎo)彈從容器推到發(fā)射架上，然后發(fā)射架仰起至合適的發(fā)射角度，無(wú)需對(duì)著目標(biāo)，發(fā)射時(shí)可仰至約60°。蘇聯(lián)SS-N-3導(dǎo)彈也采用過(guò)該種發(fā)射方式，平時(shí)導(dǎo)彈被封藏在發(fā)射箱內(nèi)，發(fā)射時(shí)箱體前仰 25°～30°傾斜發(fā)射［4］。受20世紀(jì)50年代的技術(shù)水平限制，潛艇只能在浮出水面時(shí)發(fā)射導(dǎo)彈。

3.2 垂直發(fā)射

導(dǎo)彈從潛艇露出水面的發(fā)射筒垂直發(fā)射彈道導(dǎo)彈。采用過(guò)該發(fā)射方式的有蘇聯(lián)的P-11ΦM和P-13（北約代號(hào)SS-N-4）導(dǎo)彈，前者是世界上最早的潛射彈道導(dǎo)彈，限于20世紀(jì)50年代的技術(shù)水平，只能采用水面垂直發(fā)射，一艘潛艇只能攜載兩發(fā)導(dǎo)彈。

隨著潛射彈道導(dǎo)彈射程的增大，核作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)的變化，潛艇水面發(fā)射彈道導(dǎo)彈再次被國(guó)家所重視，因?yàn)樵诤朔磽糇鲬?zhàn)緊急情況下，在碼頭，潛艇可以對(duì)敵進(jìn)行彈道導(dǎo)彈應(yīng)急核突擊。

4 水下發(fā)射

潛艇水面發(fā)射導(dǎo)彈受海洋水文氣象條件影響較大，而且也使?jié)撏У碾[蔽性受到傷害，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，潛艇水下發(fā)射導(dǎo)彈成為必然。

4.1 按發(fā)射動(dòng)力類別分類

1）自動(dòng)力發(fā)射

使導(dǎo)彈離開發(fā)射裝置的起飛推力稱為發(fā)射動(dòng)力，發(fā)射動(dòng)力由筒或彈提供時(shí)稱自動(dòng)力發(fā)射。由燃?xì)獍l(fā)生器工作或?qū)椧患?jí)發(fā)動(dòng)機(jī)（或助推器）點(diǎn)火產(chǎn)生的燃?xì)?，使發(fā)射筒后部與導(dǎo)彈底部形成的空間內(nèi)壓力提高，導(dǎo)彈在推力或燃?xì)鈮毫Φ淖饔孟掳l(fā)射出筒［5］。

自動(dòng)力發(fā)射還可細(xì)分為動(dòng)力源在導(dǎo)彈上和發(fā)射筒內(nèi)兩種不同實(shí)現(xiàn)方式，動(dòng)力源在彈上時(shí)一般是導(dǎo)彈一級(jí)動(dòng)力，如俄羅斯早期的SS-N-5、SS-N-6、SS-N-8彈道導(dǎo)彈；動(dòng)力源在發(fā)射筒內(nèi)一般是燃?xì)獍l(fā)生器，如美國(guó)的戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈。兩者均是固體火藥燃燒做功。

與外動(dòng)力發(fā)射相比，由于沒(méi)有外動(dòng)力源以及隔離降溫裝置等，自動(dòng)力發(fā)射占用艇內(nèi)空間小、可靠性高。但自動(dòng)力發(fā)射時(shí)發(fā)射筒內(nèi)會(huì)產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)?，需解決燃?xì)夥雷o(hù)、排放、點(diǎn)火壓力脈沖等問(wèn)題。

2）外動(dòng)力發(fā)射

發(fā)射動(dòng)力由筒彈以外動(dòng)力源提供的發(fā)射稱外動(dòng)力發(fā)射，此時(shí)動(dòng)力源在艇上，占用艇內(nèi)空間。外動(dòng)力發(fā)射又可細(xì)分為魚雷發(fā)射裝置發(fā)射、壓縮空氣彈射、燃?xì)?蒸汽式彈射。

魚雷管發(fā)射方式的優(yōu)點(diǎn)是可利用現(xiàn)有的魚雷管，研制周期短，經(jīng)費(fèi)少，適裝性好，發(fā)射平臺(tái)多，潛艇上的備用架可裝多枚導(dǎo)彈；缺點(diǎn)是魚雷管尺寸固定，限制了導(dǎo)彈的尺寸。法國(guó)的飛魚、美國(guó)的捕鯨叉以及水平發(fā)射的戰(zhàn)斧導(dǎo)彈和俄羅斯的克拉布導(dǎo)彈都采用該種方式發(fā)射。

壓縮空氣式彈射是以壓縮空氣作為動(dòng)力源提供離艇動(dòng)力的發(fā)射方式，發(fā)射原理簡(jiǎn)單，技術(shù)比較成熟，比較安全，且容易實(shí)現(xiàn)。早期的戰(zhàn)略導(dǎo)彈外動(dòng)力發(fā)射多采用此種動(dòng)力源，如美國(guó)的北極星A1、A2導(dǎo)彈。由于占用空間大，操作麻煩，又影響齊射反應(yīng)時(shí)間，這種發(fā)射方式已被淘汰［6］。

燃?xì)庹羝綇椛湟愿邷馗邏喝細(xì)庾鳛閯?dòng)力源提供離艇動(dòng)力的發(fā)射方式。在潛艇內(nèi)安裝燃?xì)獍l(fā)生器，內(nèi)裝適量固體火藥，燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃為避免高溫高壓燃?xì)庵苯幼饔迷趶楏w上，一般增加冷卻器。在冷卻器內(nèi)將燃?xì)馀c水混合，形成燃?xì)馀c蒸汽的混合工質(zhì)，進(jìn)入發(fā)射筒底部，推動(dòng)導(dǎo)彈彈射出筒。美國(guó)的三叉戟導(dǎo)彈就采用該發(fā)射方式。

4.2 按初始發(fā)射姿態(tài)分類

1）水平發(fā)射

有動(dòng)力運(yùn)載器水平發(fā)射。導(dǎo)彈裝在有動(dòng)力運(yùn)載器中，從魚雷管水平發(fā)射，法國(guó)的飛魚導(dǎo)彈發(fā)射采用這種方式。運(yùn)載器靠自身動(dòng)力航行，導(dǎo)彈發(fā)射深度較大，水下彈道可控性較好，受海浪干擾較小，出水速度較快，能夠較好地維持操縱性和穩(wěn)定性。但運(yùn)載器在潛航過(guò)程中會(huì)增大水下噪聲，不利于潛艇的隱蔽。

無(wú)動(dòng)力運(yùn)載器水平發(fā)射，參見圖2。導(dǎo)彈裝在無(wú)動(dòng)力運(yùn)載器中，從魚雷管水平發(fā)射，美國(guó)的捕鯨叉導(dǎo)彈發(fā)射采用該方式。運(yùn)載器具備一定的初始速度并依靠自身浮力航行至水面，之后導(dǎo)彈的助推器點(diǎn)火，有利于潛艇隱蔽。運(yùn)載器流體動(dòng)力外形簡(jiǎn)單、易于設(shè)計(jì)，但運(yùn)載器的出水速度較低，其出水姿態(tài)和導(dǎo)彈初始姿態(tài)的穩(wěn)定性較差。

圖2 水平發(fā)射方式示意圖

裸彈水平發(fā)射。導(dǎo)彈直接裝在潛艇魚雷發(fā)射管中，離開發(fā)射管后，依靠自身的助推器提供動(dòng)力，因而增加了導(dǎo)彈的出水速度和抗海浪的干擾能力，提高了導(dǎo)彈出水姿態(tài)的穩(wěn)定性，有效解決了運(yùn)載器方式的彈器分離難題。由于導(dǎo)彈裸露在水中，彈體結(jié)構(gòu)以及防水性能都有更加嚴(yán)格的要求，同時(shí)，水下助推裝置工作過(guò)程中產(chǎn)生的噪聲也不利于潛艇的隱蔽［7］。

2）垂直發(fā)射

垂直發(fā)射大多采用專用的垂直發(fā)射筒，導(dǎo)彈依靠自身動(dòng)力出筒、航行和出水，或者依靠筒內(nèi)發(fā)射裝置彈射出筒，參見圖3。垂直發(fā)射方式下，潛艇能夠儲(chǔ)存種類更多、數(shù)量更大的導(dǎo)彈，可不受潛艇航行方向和導(dǎo)彈發(fā)射角的限制進(jìn)行全方位發(fā)射，實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)攻擊，火力強(qiáng)、可靠性高、造價(jià)低；同時(shí)，導(dǎo)彈出筒和出水快、穩(wěn)定性好、彈道簡(jiǎn)單、抗海浪干擾能力強(qiáng)。潛射彈道導(dǎo)彈大都采用垂直發(fā)射方式。1958年蘇聯(lián)海軍首次在水面從G級(jí)潛艇上發(fā)射了SS-N-4導(dǎo)彈；1960年美國(guó)海軍則第一次在水下從華盛頓級(jí)核潛艇上垂直發(fā)射了北極星導(dǎo)彈［11～12］。

圖3 垂直發(fā)射方式示意圖

導(dǎo)彈一般采用壓縮空氣式彈射和燃?xì)?蒸汽式彈射兩種方式彈射出筒。燃?xì)?蒸汽式彈射的工作原理是，導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)首先使燃?xì)獍l(fā)生器點(diǎn)火，從燃?xì)獍l(fā)生器噴管噴出的高壓高速燃?xì)饬髋c冷卻器中的水進(jìn)行充分的熱交換，形成混合蒸汽，使燃?xì)鉁囟冉档皆试S的溫度，然后進(jìn)入初容室推動(dòng)導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)，將導(dǎo)彈彈射出發(fā)射筒；其顯著優(yōu)點(diǎn)是彈射器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用可靠，工作時(shí)燃?xì)?蒸汽的溫度低，能量可以充分利用，壓力變化平穩(wěn)［8～9］。因此，目前潛射彈道導(dǎo)彈水下垂直發(fā)射普遍采用燃?xì)?蒸汽式彈射發(fā)射方式。

3）傾斜發(fā)射

傾斜發(fā)射是指在潛艇上安裝傾斜發(fā)射裝置，導(dǎo)彈以一定角度發(fā)射后直接爬出水面，無(wú)需再進(jìn)行由水平至傾斜爬升彈道的控制。如果導(dǎo)彈長(zhǎng)度過(guò)大，采用傾斜發(fā)射方式可最大限度利用潛艇艙內(nèi)空間。俄羅斯的SS-N-19導(dǎo)彈采取傾斜發(fā)射方式，傾斜發(fā)射的導(dǎo)彈在艇上的布置參見圖4［4］。

圖4 傾斜發(fā)射的導(dǎo)彈在艇上的布置示意圖

4.3 按是否接觸海水分類

1）干式發(fā)射

干式發(fā)射是指導(dǎo)彈發(fā)射出潛艇和在水下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，一般在運(yùn)載器中不與海水接觸，導(dǎo)彈在運(yùn)載器頭部出水后，助推器點(diǎn)火與運(yùn)載器分離，按照預(yù)定程序飛向目標(biāo)。干式發(fā)射方式的典型代表是法國(guó)的飛龜、美國(guó)的捕鯨叉、俄羅斯的克拉布導(dǎo)彈。

干式發(fā)射的優(yōu)點(diǎn)是有良好的水動(dòng)力外形，避免與水接觸，不考慮水密問(wèn)題，但需要解決運(yùn)載器出水判斷、彈器分離等技術(shù)難題，同時(shí)因運(yùn)載器及彈體配合占據(jù)了一定的空間，使導(dǎo)彈的尺寸受到較多限制。

2）濕式發(fā)射

濕式發(fā)射是導(dǎo)彈在發(fā)射離開潛艇、水下運(yùn)行過(guò)程中，都直接與海水接觸。濕式發(fā)射避免了運(yùn)載器及彈器分離環(huán)節(jié)，可以使導(dǎo)彈充分利用潛艇發(fā)射裝置嚴(yán)格限制的空間尺寸，也降低了成本，但需要考慮導(dǎo)彈彈體結(jié)構(gòu)的密封防水問(wèn)題。潛射彈道導(dǎo)彈均是濕式發(fā)射。

4.4 按水下運(yùn)行方式分類

1）有動(dòng)力發(fā)射

有動(dòng)力發(fā)射是指導(dǎo)彈（或含導(dǎo)彈的運(yùn)載器）在發(fā)射離開潛艇后，導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)水下點(diǎn)火，導(dǎo)彈水下運(yùn)動(dòng)和出水、轉(zhuǎn)入空中飛行一直由彈上動(dòng)力推進(jìn)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)彈在水下運(yùn)行速度較高，水下姿態(tài)穩(wěn)定；出水姿態(tài)穩(wěn)定，抗海浪、流、涌等干擾的能力強(qiáng)，可以適應(yīng)高海況發(fā)射，發(fā)射深度范圍寬廣，對(duì)艇速、艇姿態(tài)等約束較?。蝗秉c(diǎn)是彈上動(dòng)力既需要適應(yīng)空中飛行，還需要兼顧水下點(diǎn)火和水中運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)復(fù)雜、技術(shù)難度大等。法國(guó)的飛魚、M4和M51導(dǎo)彈，以及俄羅斯/蘇聯(lián)的大部分潛射彈道導(dǎo)彈、克拉布潛艦導(dǎo)彈和美國(guó)戰(zhàn)斧潛射巡航導(dǎo)彈均采用該種發(fā)射方式。

2）無(wú)動(dòng)力發(fā)射

無(wú)動(dòng)力發(fā)射是指導(dǎo)彈（或含導(dǎo)彈的運(yùn)載器）在離開發(fā)射艇后，依靠慣性和浮力運(yùn)動(dòng)至水面，出水后點(diǎn)火飛行。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)彈（或?qū)椀倪\(yùn)載器）技術(shù)難度小，無(wú)須攻克導(dǎo)彈水下點(diǎn)火難題，導(dǎo)彈動(dòng)力無(wú)須兼顧水下和空中；缺點(diǎn)是出水速度低，抗海流、海浪等干擾能力低，穩(wěn)定性差，發(fā)射深度淺。典型型號(hào)有美國(guó)的捕鯨叉、三叉戟導(dǎo)彈。

4.5 按水下運(yùn)行是否分控分類

1）無(wú)控發(fā)射

無(wú)控發(fā)射是導(dǎo)彈以一定的初速度離開潛艇導(dǎo)彈發(fā)射筒后，靠初始慣性沖出水面，距離水面一定高度，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，導(dǎo)彈按飛行程序飛向目標(biāo)，水中段不對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行控制。無(wú)控發(fā)射對(duì)發(fā)射裝置與動(dòng)力保障系統(tǒng)要求較低，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但對(duì)海洋水文氣象條件要求較高，發(fā)射深度較淺。目前大多數(shù)潛射彈道導(dǎo)彈采用這種發(fā)射方式，如美國(guó)三叉戟導(dǎo)彈。美國(guó)的戰(zhàn)斧導(dǎo)彈采用這種發(fā)射方式。

2）有控發(fā)射

有控發(fā)射是指導(dǎo)彈離開潛艇后對(duì)導(dǎo)彈進(jìn)行控制，以確保其以良好的姿態(tài)沖出水面。相比無(wú)控發(fā)射方式，導(dǎo)彈有控發(fā)射在水下的運(yùn)動(dòng)更穩(wěn)定，對(duì)海洋水文氣象條件要求較低，但設(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜。

5 現(xiàn)役潛射導(dǎo)彈發(fā)射方式

潛射導(dǎo)彈分為潛射巡航導(dǎo)彈、潛空導(dǎo)彈和潛射彈道導(dǎo)彈，這里對(duì)目前國(guó)外在役的潛射巡航導(dǎo)彈和潛射彈道導(dǎo)彈發(fā)射方式進(jìn)行歸納整理，見表1，雖然潛艇水面垂直發(fā)射彈道導(dǎo)彈又重回潛艇大國(guó)視野，但目前尚未裝備［10］，在此不予羅列，需要說(shuō)明的是英國(guó)的潛射彈道導(dǎo)彈和潛射巡航導(dǎo)彈與美國(guó)相同，在此也不予列出。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)的進(jìn)步，為充分發(fā)揮潛艇的隱蔽性，潛射導(dǎo)彈由水面發(fā)射轉(zhuǎn)入水下發(fā)射；因核反擊作戰(zhàn)使用的需要，潛艇水面發(fā)射遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈重回有關(guān)國(guó)家視野。從表1可以看出，目前潛射彈道導(dǎo)彈的發(fā)射方式皆為燃?xì)?蒸汽式彈射（外動(dòng)力）方式，除法國(guó)外，皆為無(wú)控水上點(diǎn)火發(fā)射；法國(guó)潛射彈道導(dǎo)彈為水下點(diǎn)火可控發(fā)射，水下姿態(tài)穩(wěn)定，發(fā)射深度較大，有利于潛艇隱蔽。水下點(diǎn)火、可控發(fā)射方式是未來(lái)潛射彈道導(dǎo)彈的發(fā)展方向。同樣，垂直發(fā)射、水下點(diǎn)火、水下彈道可控是潛射巡航導(dǎo)彈的發(fā)展方向。

表1 國(guó)外在役潛射導(dǎo)彈的發(fā)射方式